1.一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对电网信号进行采样得到采样信号,对采样信号依次进行截取和DFT操作得到基波相量测量预估值X0(l)和带外相量测量预估值Xb(l);
S2、利用S1中得到的基波相量测量预估值X0(l)求得基波粗估频率f0,根据带外相量与基波相量间的泄漏关系,利用S1中得到的基波相量测量预估值X0(l)和带外相量测量预估值Xb(l)求出扣除基波泄漏的带外相量测量预估值Xn(l),所述扣除基波泄漏的带外相量测量预估值Xn(l)用以计算得到带外粗估频率fb;
S3、利用S2中得到基波粗估频率f0及带外粗估频率fb基于电力信号的数学模型进行建模,得到泰勒模型;
S4、利用基波相量测量预估值X0(l)和带外相量测量预估值Xb(l)对S3中得到的泰勒模型进行傅里叶变换,求得相量测量预估值模型Xm(lp),再将基波相量测量预估值X0(l)以及带外相量测量预估值Xb(l)代入至相量测量预估值模型Xm(lp)中求得频率精确值fm;
其中l表示电力离散信号窗的序号,l=0,±1,±2,…,±L,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数。
2.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S1中依次进行截取和DFT的具体操作如下:使用数字信号处理器通过窗函数对采样信号截取得到2L+1个电力离散信号窗,对电力离散信号窗以第一滤波频率ω0=2πf0进行DFT操作,得到基波相量测量预估值X0(l),再对电力离散信号窗以第二滤波频率ωb=2πfb进行DFT操作,得到带外相量测量预估值Xb(l),其中l表示电力离散信号窗的序号,l=0,±1,±2,…,±L,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数;
所述S2中的基波粗估频率f0为第0个电力离散信号窗中心时刻的电力信号基波粗估频率,带外粗估频率fb为第0个电力离散信号窗中心时刻的电力信号的带外粗估频率。
3.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S2中利用基波相量测量预估值X0(l)计算得到电力信号基波粗估频率f0的操作如下:数字信号处理器根据相量测量预估值X0(l),算出相量测量预估值X0(l)的相位差其中angle()表示取角度函数,*表示取共轭,∑()表示求和函数,再利用求得的相位差 算出当前电力信号的基波粗估频率f0, 其中round()表示取整函数;其中l表示电力离散信号窗的序号,l=0,±1,±2,…,±L,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数。
4.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S2中利用带外相量与基波信号间的泄漏关系,求出扣除基波泄漏的带外相量测量预估值Xn(l)的具体操作如下:
* *
Xn(l)=P(Δωp0)X0(l)+Q(Δωq0)X0(l) +P(Δωpb)Xb(l)+Q(Δωqb)Xb(l)其中Δωp0=2π(f′0‑fb),Δωq0=2π(f′0+fb),Δωpb=2π(f′b‑fb),Δωqb=2π(f′b‑fb),e为自然对数的底,j为虚数单位,N为一个电力信号离散窗中的电力信号离散值的个数,*表示取共轭,f′0为基波的带入频率,f′b为带外的带入频率。
5.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S2中计算带外粗估频率fb的具体操作如下:数字处理器对Xb(l)做取相角操作, 该相角可以用多项式展开表示:
angle()表示取角度函数, 为带外相角,为相角变化率, 为相角的二阶信息,其中i表示利用的Xb(l)及其历史数据的数量,△tstep表示历史数据之间的时间间隔,数字处理器求解与带外频率相关的参数 通过多个 的值进行 ,获得的 值利用操作得到fb,其中round表示四舍五入的运算。
6.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述步骤S3中的泰勒模型用以下方法建立:电力相量的数学模型Xm(n)和电力信号的数学模型xm(n)离散表达式分别为:其中 是泰勒的常数项, 是泰勒的一阶项,当fm=f0时,fm表示基波粗估频率;当fm=fb时,fm表示带外粗估频率。
7.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S4中由泰勒模型得到所述相量测量预估值模型xm(lp)的操作为:数字信号处理器利用0,±1,±2,…,±L信号窗下的基波相量测量预估值X0(l)以及带外相量测量预估值Xb(l)将电力信号的数学模型xm(n)进行傅里叶变换,得到相量测量预估值模型Xm(lp):
其中,fc是指定的滤波频率,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数,N为一个电力信号离散窗中的电力信号离散值的个数,*表示取共轭, 是泰勒的常数项, 是泰勒的一阶项,fs指信号的采样频率。
8.根据权利要求1所述的一种考虑带外干扰的电力系统频率测量方法,其特征在于,所述S4中由相量测量预估值模型Xm(lp)得到频率精确值fm的操作为:数字信号处理器将步骤A中得到的相量测量估计值X0(l)或Xb(l)代入相量测量预估值模型Xm(lp)中,得到2L+1个含泰勒模型参数的方程,将这些方程联立组成方程组,利用最小二乘求解得出泰勒模型参数的值,进而得到频率精确值fc:其中,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数,N为一个电力信号离散窗中的电力信号离散值的个数, 为泰勒展开的一阶项, 为泰勒展开的常数项,fs指信号的采样频率。